Типы и конструкции противоналедных сооружений и устройств. Сфера их рационального применения

2.5. Специальные противоналедные сооружения по принципу работы разделяются на четыре группы: безналедного пропуска, удерживающие, дренажно-каптажные сооружения, искусственные сооружения со свободным пропуском наледей.

2.6. К группе сооружений безналедного пропуска относятся открытые или закрытые утепленные лотки, водоотводные канавы, траншеи, трубчатые подземные или утепленные надземные водоводы, теплоаккумулирующие пруды, емкости, незамерзающие водовыпуски.

Безналедный пропуск указанными сооружениями обеспечивается снижением удельных потерь тепла водным потоком или компенсацией этих потерь за счет дополнительных энергетических источников.

Снижение удельных потерь тепла водным потоком достигается уменьшением площади теплообмена его с охлаждающей средой, теплоизоляцией водоводов, лотков, заглублением их в грунт, утеплением (перекрытием) лотков, канав, траншей, циклическим отводом воды с расходом, в 5-10 и более раз превышающим исходный, за счет предварительной аккумуляции воды в некоторых емкостях.

Потери тепла водным потоком могут быть компенсированы подогревом электронагревательными устройствами, пароводяными котлами на твердом и жидком топливе, подачей более теплой воды из теплоаккумулирующих прудов, источников глубинных подземных вод, водозаборных скважин.

2.7. Сооружения безналедного пропуска назначаются обосновывающим теплотехническим расчетом на постоянных водотоках с природными и прогнозируемыми техногенными наледями.

Целесообразность применения нагревательных установок в сооружениях для безналедного пропуска определяется при технико-экономическом сравнении с сооружениями, имеющими дополнительную теплоизоляцию или заглубленными в грунт, а также с удерживающими наледь сооружениями или мостовыми переходами, предусматривающими свободный пропуск наледи.

2.8. Группа удерживающих противоналедных сооружений включает грунтовые, снежные противоналедные валы в комплексе с затвором, каменными отмостками, противофильтрационными экранами, заборы различной конструкции, мерзлотный пояс, льдонакопительные рвы, траншеи, наледный пояс.

Сооружения этого типа направлены на формирование искусственной наледи на безопасном расстоянии от инженерного объекта путем активизации наледного процесса.

Активизация наледного процесса достигается резким увеличением площади и интенсивности теплообмена водного потока с окружающей средой, применением отмосток из камня, плит для распластывания потока воды, металлических сеток, решеток, пластинчатых конструкций, устройством навесов в снежных районах.

Мерзлотный пояс активизирует наледный процесс в результате ускорения промерзания верхнего водоносного горизонта (грунтового, надмерзлотного) и рассредоточенной разгрузки этого горизонта перед мерзлотным поясом. Рассредоточенная разгрузка водоносного горизонта может быть обеспечена вскрытием его канавой, траншеей, рвом (указанные выработки выполняют также роль отвода воды в весенне-летний период и накопления наледного льда в зимний сезон), а также устройством противофильтрационных экранов.

Удерживающие противоналедные сооружения эффективны при малых расходах водотоков (не более 1-3 л/с), преимущественно временного характера и формирующих наледь в естественных условиях. На участках грунтовых надмерзлотных вод удерживающие сооружения целесообразно назначать при мощности грунтового потока менее 3-5 м и коэффициенте фильтрации водовмещающих пород менее 25-50 м/сут. В снежных районах, особенно вне зоны распространения вечномерзлых грунтов, следует избегать применения удерживающих противоналедных сооружений. Решение о назначении удерживающего противоналедного сооружения должно быть обосновано теплотехническим расчетом его конструкций, формирующих искусственную наледь, ее объема с расчетом размещения наледи перед сооружением, данными по стоимости строительства и эксплуатации противоналедного сооружения.

2.9. Дренажно-каптажные противоналедные сооружения включают подземные трубчатые или беструбные дренажи, каптажные устройства, дренажно-водоотводные лотки, специально оборудованные водопонижающие скважины.

Основным принципом работы этих сооружений является понижение уровня грунтовых и подземных вод на заданную глубину. При условии недопущения пучинообразования противоналедные дренажно-каптажные сооружения должны обеспечивать дополнительное понижение, превышающее глубину сезонного промерзания грунтов.

Дренажно-каптажные сооружения назначаются при защите от обводнения подземными, грунтовыми водами и наледеобразования дорожных выемок, полувыемок, тоннелей, штолен, котлованов и других заглубленных и подземных выемок; при ликвидации наледей источников подземных вод, а также наледей речных и подземных или грунтовых вод в различных природно-климатических зонах. Применение дренажно-каптажных сооружений в условиях возможного назначения противоналедных сооружений других типов должно быть обосновано технико-экономическим расчетом их стоимостей и долговременным прогнозом мерзлотно-гидрогеологической обстановки.